叉車橋殼的消失模鑄造

宋鯤鵬，鄭晉寶

（青島正大重工有限公司，山東青島　266000）

·消失模與V法鑄造·

叉車橋殼的消失模鑄造

宋鯤鵬，鄭晉寶

（青島正大重工有限公司，山東青島266000）

敘述了叉車橋殼消失模鑄造的生產(chǎn)過程和工藝要點，以及前期生產(chǎn)出現(xiàn)的塌箱、開裂問題。分析了缺陷產(chǎn)生的原因和采取的工藝改進(jìn)措施，最終得到了理想的產(chǎn)品。

主題詞：橋殼；消失模鑄造；缺陷；工藝改進(jìn)；效果

1　基本情況

叉車橋殼如圖1所示。

材質(zhì)：ZG270-500單重：125 kg

結(jié)構(gòu)尺寸：橋殼長802 mm；殼體高323 mm；兩軸頸各長180 mm；最大壁厚65 mm（軸頸處）；最小壁厚13 mm（殼體部位）；兩軸頸內(nèi)孔φ100 mm；孔長95 mm.

機(jī)械加工部位：殼體開口端平面；兩軸頸外圓面；軸頸端部配合臺階部位；軸頸內(nèi)孔部分長度；其他部位。

質(zhì)量要求：

圖1 叉車橋殼鑄造件圖

鑄件不得有氣孔、夾砂、縮松、裂紋等影響使用性能的缺陷，鑄件需要進(jìn)行表面磁粉探傷檢驗。

2　消失模鑄造橋殼的優(yōu)勢及工藝難點

消失模負(fù)壓鑄造不分型，不下芯，整體性強(qiáng)。尺寸、形、位精度高，表面質(zhì)量好，機(jī)加工量小，復(fù)制性強(qiáng)。澆注方案和澆口、冒口設(shè)置靈活，特別適合橋殼類產(chǎn)品的生產(chǎn)。

橋殼雖不十分復(fù)雜，但結(jié)構(gòu)特殊，壁厚相差懸殊，特別是殼體部位，冷隔、對流、皺皮隱患嚴(yán)重。收縮受阻，很容易開裂。兩軸頸內(nèi)孔填砂相對困難，不易振實。澆口位置不易選擇，冒口補(bǔ)縮條件及補(bǔ)縮效果不好。更重要的是如果處理不好澆注時殼體內(nèi)部砂胎負(fù)壓度的問題，會造成塌箱或殼體開裂。

3　殼體前期鑄造過程和質(zhì)量情況

3.1原工藝過程

金屬模具，EPS發(fā)泡成型，分兩片模樣制作，人工粘結(jié)成整體。

圖2　厚叉車橋殼鑄造工藝圖

泡沫型密度2.2 g，澆口、冒口手工制作，粘接成型。

使用湖北宜昌三斗消失模專用涂料，涂刷三遍，涂層厚度1.5 mm左右，人造石英砂造型，粒度2mm～3mm.

采用4側(cè)面抽氣（無底面抽氣）專用砂箱，每箱澆注一件。

原鑄件工藝如圖2所示，澆注時，模樣臥式擺放?；谏跋涑闅庋b置情況，為便于殼體內(nèi)腔砂的抽氣和負(fù)壓形成，而將殼體開口平面與自然水平面傾斜成30°角擺放。即模樣組箱澆注時斜著放。

內(nèi)澆口設(shè)在圓形殼體與軸頸近交接位置處，用橫澆道呈“井”字連接，4道均布，截面：25mm×45mm.軸頸壁厚處各設(shè)補(bǔ)縮、燒空冒口一個，100mm×80mm， 280 mm，直澆口60 mm.

中頻爐熔煉，石英砂爐襯，搖包澆注，澆溫1 540℃，澆前燒掉泡沫模樣。燒空前負(fù)壓0.065MPa，燒空后負(fù)壓0.03 MPa，澆注時間≥45 s，澆后保壓5 min，4 h后落砂、拋丸及做進(jìn)一步處理。

3.2質(zhì)量情況

落砂后鑄件經(jīng)拋丸處理，整件情況尚可。但致命的缺陷是殼體沿水平面方向開裂。其斷口呈撕裂狀，裂口寬而曲折，表面氧化，幾乎每件都有（輕的經(jīng)補(bǔ)焊處理，重的報廢）。只不過是裂紋數(shù)量不同，長短不同，程度不同，而使產(chǎn)品很難繼續(xù)生產(chǎn)下去。

在燒空模樣和澆注過程中，時有塌箱發(fā)生。

3.3原因分析

3.3.1塌箱原因

塌箱位置如圖3.

圖3鑄件塌箱位置

殼體內(nèi)腔負(fù)壓不足，橋殼殼體上端開口，下部呈半球狀封閉。抽氣時，雖有兩軸頸φ100 mm孔與外界相通，但距離較長。四側(cè)面抽氣砂箱的負(fù)壓，隔著泡沫殼體模樣，對內(nèi)腔砂的作用有限，泡沫模樣造成了抽氣負(fù)壓度的衰減，盡管原工藝方案已考慮到了這一點，而特意將模樣傾斜30°角放置，以便將內(nèi)腔砂盡可能地暴露給負(fù)壓場方向，來提高內(nèi)腔負(fù)壓度，增加砂腔硬化強(qiáng)度，但效果不盡理想。結(jié)果是干砂的強(qiáng)度不大，砂的重量卻很大，而在之后的燒空和澆注過程中難免發(fā)生塌箱情況。

由于砂箱無底面抽氣，合理負(fù)壓場的形成，加劇了塌箱現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3.2開裂原因

現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，殼體開裂的部位均在與自然水平面相平行的殼體弧面處，如圖4所示。。分析原因認(rèn)為：1）殼體澆注位置為傾斜30°角4個內(nèi)澆口的位置，就必然是兩高兩低。澆注時，這4道內(nèi)澆口的鋼水流量不同，方向不同。處于低位的內(nèi)澆口有可能會先進(jìn)鋼水或者低位的兩道澆口鋼水流量大。而處于高位的內(nèi)澆口則反之。隨澆注時間的延續(xù)，鋼水不斷充滿鑄型，由高低不同位置進(jìn)入的兩股鋼水，有可能在水平面附近的一側(cè)對接、對流、匯集、融合。實際生產(chǎn)中，本來1540°C的澆溫就已經(jīng)很低，加上件壁較薄，澆注時間長帶來的熱損失，（若不是燒空澆注，模樣氣化熱損失更大）最早進(jìn)入的兩股鋼水，流動性比較差。這些低溫鋼水對接時，已很難完全融合，而在這里形成組織結(jié)構(gòu)上的薄弱部分和潛在隱患。因此現(xiàn)實中可見開裂，也許有一定的冷隔或金屬液膜作用的因素。

圖4鑄件開裂位置

圖5 改進(jìn)后叉車橋殼工藝圖

澆注負(fù)壓度高，保壓時間長，砂胎強(qiáng)度影響了鑄件的自由收縮，也會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

4　工藝改進(jìn)和效果

改進(jìn)后的工藝如圖5所示。

在上述過程的基礎(chǔ)上，對工藝做了如下調(diào)整：

1）在殼體中部增設(shè)φ220 mm環(huán)形輔助抽氣管，單獨控制，以提高這部分干砂的負(fù)壓值，確保必要的強(qiáng)度，使其在燒空和澆注過程中，不再塌箱。

2）組箱時，模樣不再斜放，改為水平位置放。原頂注4道內(nèi)澆口改為6道。原“井”字形橫澆道，改為環(huán)形橫澆道，（斷開處）以利于鋼水均勻、快速充型。同時減少橫澆道在收縮過程中形成的阻力。

3）殼體砂胎中，放入φ80 mm的草繩團(tuán)3-4個，以利于殼體的收縮。但必須保證草繩團(tuán)單側(cè)合理的吃砂量。

4）澆注后30 s，泄掉環(huán)形輔助抽氣管的負(fù)壓，以利于殼體自由收縮。

5）提高澆注溫度至1 580℃，加快澆注速度至30秒內(nèi)澆完。

按以上調(diào)整工藝后鑄造的橋殼，消除了以往的塌箱和開裂現(xiàn)象，鑄件通過了拋丸和表面探傷檢查。

5　結(jié)束語

鑄造缺陷往往是多種因素形成的，解決問題關(guān)鍵是找準(zhǔn)產(chǎn)生的原因，采取得力的相對措施。

TG249.9

A

1674-6694（2016）03-0055-04

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.03.016

2016-02-18

鄭晉寶（1953-），男，高級工程師。